守恒法在解高考化学选择题中的应用.doc

守恒法在解高考化学选择题中的应用守恒法解题是化学解题的典型方法之一，是常用的、重要的解题技巧，是高考中常考常用的一种解题方法。应用守恒法解题可使问题的化学内在关系更简捷地展现出来，简化解题过程，尤其是在解选择题时，可节省做题时间，提高解题速率。系统学习守恒法的应用，对提高解题速率和破解高考难题都有很大的帮助。所谓“守恒”，是以化学反应过程中存在的某些守恒关系如质量守恒、元素守恒、得失电子守恒等作为依据，寻找化学式中正负化合价总数绝对值相等、复分解反应中阴阳离子所带正负电荷总量相等、氧化还原反应中氧化剂与还原剂得失电子总数相等、几个连续或平行反应前后某种微粒的物质的量相等作为解题的基本思路。常用的守恒方法有以下几种：1.电荷守恒：阳离子物质的量(或浓度)与其所带电荷数乘积的代数和等于阴离子物质的量(或浓度)与其所带电荷数乘积的代数和。2.原子守恒：系列反应中某原子(或原子团)个数(或物质的量)不变。3.质量守恒：包含两项内容：质量守恒定律；化学反应前后某原子(或原子团)的质量不变。4.物料守恒：溶液中某一组分的原始浓度应等于它在溶液中各种存在形式的浓度之和。5.电子守恒：化学反应中(或系列化学反应中)氧化剂所得电子总数等于还原剂所失电子总数。守恒是解计算题时建立等量关系的依据，守恒法往往穿插在其他方法中同时使用，是各种解题方法的基础。一、电荷守恒法 “电荷守恒法”，即在电解质溶液或化合物中，存在着阴阳离子，由于整个溶液或物质不显电性，故所有阳离子所带正电荷总数等于阴离子所带负电荷总数，即阴阳离子电荷守恒。利用电荷守恒法的主要依据是电解质溶液的整体上呈电中性，电解质溶液中，不论存在多少种离子，溶液都是呈电中性的。电荷守恒法解题时的计算公式：(阳离子的物质的量×阳离子的价数) = (阴离子的物质的量×阴离子的价数)；或(阳离子的物质的量浓度×阳离子的价数) = (阴离子的物质的量浓度×阴离子的价数)。以Na2S溶液为例：在Na2S溶液中，有如下三个平衡式：S2+H2OHS+OH （一级水解）HS+H2OH2S+OH（二级水解）H2OH+OH （水的电离）含有的微粒：Na+、H+、OH、HS、S2、H2S (H2O分子除外)，有下列的电荷守恒式：c(Na+)+c(H+)c(OH)+c(HS)+2c(S2)电荷守恒法适用范围：已知溶液中几个离子的量，求其他离子的量，可采用电荷守恒法计算；利用电荷守恒法可巧解有关电解质溶液中离子浓度的计算题。例1. 1L混合溶液中含SO420.25mol，Cl0.5mol ，NO30.25mol，Na0.25 mol，其余为H，则H物质的量浓度为（ ）。 A0.25 mol·L1 B0.1 mol·L1 C 1 mol·L1 D0.5 mol·L1分析：由电荷守恒知：n（na）n（h）= 2n（so42）n（cl）n（no3）即 0.25 moln（h）=2×0.25 mol0.5 mol0.25 moln（h）=1 mol 故c（h）=1mol/l 答案选c 例2. 由硫酸钾、硫酸铝和硫酸组成的混合溶液，其pH1，c(Al3+)0.4 mol/L，c(SO42)0.8 mol/L，则c(K+)为( ) A. 0.15 mol/L B. 0.2 mol/L C. 0.3 mol/L D. 0.4 mol/L解析1：常规方法：由硫酸钾、硫酸铝和硫酸的化学式推理：硫酸钾（K2SO4）、硫酸铝Al2(SO4)3、硫酸（H2SO4），三种物质组成的混合液中硫酸根的来源则由这三种物质提供。 可由pH1，再由公式 pH=lg c(H+)推知c(H+)=10pH ，推知溶液中的c(H+)=101 mol·L1，根据H2SO4的电离方程式：H2SO4=2H+ +SO42，推知H2SO4所提供的SO42的浓度为H+的一半，即SO42的浓度为0.05 mol·L1；再由Al2(SO4)3的电离方程式：Al2(SO4)3=2Al3+3SO42，推知SO42的浓度应为Al3+的1.5倍，由c(Al3+)0.4 mol·L1得知由Al2(SO4)3所提供的SO42的浓度为0.6 mol·L1；则由K2SO4所提供的SO42浓度为：0.8 mol·L1 0.05 mol·L10.6 mol·L1 = 0.15 mol·L1，而由 K2SO4的电离方程式：K2SO4=2K+ + SO42得知，K2SO4中K+的浓度是SO42的2倍，则原混合液中K+的浓度是0.3 mol·L1，即答案为C。解析2：巧用电荷守恒式：三种物质组成的混合溶液中共存在5种离子，它们分别是：H+、Al3+、K+、SO42、OH ，电荷守恒式如下：c(K+) + c(H+) + 3c(Al3+)=c(OH) + 2c(SO42) 溶液的pH1，再由公式 pH=lg c(H+)推知c(H+)=10pH，推知溶液中c(H+)=101 mol·L1，由水的离子积Kw的计算公式Kw = c(H+)·c(OH)，在25（常温）时，Kw= 1.0×1014 得知c(OH) =1013 mol·L1，由于OH的浓度极小，计算时可忽略不计，将c(H+)=101 mol·L1，c(Al3+)0.4 mol/L，c(SO42)0.8 mol·L1代入电荷守恒式：c(K+) + c(H+) + 3c(Al3+)= c(OH) + 2c(SO42 )中，则不难得出 c(K+)为0.3 mol·L1，即答案为C。根据上述两种解题方法的对比不难得出，第一种方法是基于物质的化学式利用繁杂的电离方程式和运算来解题的，此方法步骤繁多，容易出错；而第二种解题方法是利用电荷的守恒关系来解题的，这种方法在优点是基于宏观的统揽全局的方式列式，避开繁杂的运算，不去追究细枝末节，没有用电离方程式，不用理会物质的化学式，只要知道溶液中有几种离子及离子的符号就可以解题了，因而能使复杂的计算化繁为简，化难为易。例3. 在硫酸铝、硫酸钾、明矾三种物质组成的混合溶液中，当SO42-的浓度为0.20 mol / L时，加入等体积0.20 mol/L的KOH溶液，使生成的白色沉淀恰好完全溶解，那末原溶液中K+浓度是 ( )A. 0.20 mol / L B. 0.25 mol / L C. 0.225 mol / L D. 0.45 mol / L解析：Al3+ ，溶液中为K+、， Al3+ 4OH0.05 0.200.20×1C(K+)×1 0.20×20.05×1(K+) (SO42-) (AlO2-) c(K+)0.25 mol / L，应选B。例4. 常温下，将甲酸(HCOOH)与NaOH溶液混合，所得溶液的pH=7，则此溶液中( )A. c(HCOO)c(Na+) B. c(HCOO)c(Na+)C. c(HCOO)c(Na+) D. 无法确定c(HCOO)和c(Na+)的大小关系解析1：（常规方法）甲酸是弱酸，甲酸和氢氧化钠溶液混合恰好中和时生成的弱酸强碱盐水解显碱性，所以甲酸和氢氧化钠溶液混合所得溶液pH=7 时甲酸过量，甲酸过量的不是很多，如果过量很多的话，溶液又呈酸性了，但c(HCOO)和c(Na+)的大小关系还是比较不出来。解析2：用电荷守恒法进行分析，混合后溶液中所存在的离子共有HCOO、Na+、H+、OH 四种，根据电荷守恒法可得出c(Na+)+c(H+)=c(HCOO)+c(OH) , 由于溶液的pH=7，溶液呈中性，则有c(H+) = c(OH)，进而可推出c(Na+)=c(HCOO)。答案为C 。例5. 常温下，将甲酸(HCOOH)与NaOH溶液混合，所得溶液的pH7，则此溶液中( )A. c(HCOO)c(Na+) B. c(HCOO)c(Na+)C. c(HCOO)c(Na+) D. 无法确定c(HCOO)和c(Na+)的大小关系解析：分析同例题2利用电荷守恒式：c(Na+)+c(H+)=c(HCOO)+c(OH)，由于溶液中的pH7 ，即c(H+)c(OH)，进而可推出c(Na+)c(HCOO)。答案为B 。例6. 常温下，把氨水滴到盐酸中，当c(NH4+)c(Cl-)时，混合溶液的pH为 ( )A. 7 B. 7 C. 7 D. 无法判断解析：在溶液中c(H+)c( NH4+)c(Cl-)c(OH-)，由于c( NH4+)c(Cl-)，所以c(H+)c(OH-)，pH 7，故应选B。例7. 测得某溶液中仅含有Na+、 Mg2+ 、SO42 、Cl四种离子，其中离子个数比Na+:Mg2+:Cl=4:5:8，如假设Na+ 为4n个，则SO42可能为：（ ）A、2n个 B、3n个 C、6n个 D、8n个解析：根据电荷守恒知4n×15n×28n×1+n(SO42)×2,解得n(SO42)3n,故选B.例8. 已知某H2SO4、FeSO4、Fe2(SO4)3混合溶液100 mL，其中阳离子浓度相等，SO42-浓度为6 mol / L，此溶液中还可溶解铁粉的质量为 ( )A. 11.2 gB.16.8 gC. 33.6 g D. 5.6 g解析：根据电中性原理，可得：c(H+)2c(Fe2+)3c(Fe3+)2c( SO42-)。又由于c(H+)c(Fe2+)c(Fe3+)，则6 c(H+)2×6，c(H+)2 mol / L。能溶解铁粉的质量为：56 g / mol(2 mol / L×0.1 L×0.52 mol / L×0.1 L×0.5)×56 g / mol11.2 g。故应选A。 例9. 将 CaCl2 和 CaBr2 的混合物 13.400 g溶于水配成 500.00 mL 溶液，再通入过量的 Cl2，完全反应后将溶液蒸干，得到干燥固体 11.175 g。则原配溶液中，c(Ca2)c(Cl)c(Br)为A.321B.123C.132D.231命题意图：考查学生对电荷守恒的认识。属化学教学中要求理解的内容。知识依托：溶液等有关知识。错解分析：误用电荷守恒：n(Ca2 )= n(Cl) n(Br)，错选A。解题思路：1个 Ca2 所带电荷数为2，则根据溶液中阳离子所带正电荷总数等于阴离子所带负电荷总数，知原溶液中：2n(Ca2) = n (Cl) n (Br)将各备选项数值代入上式进行检验可知答案。答案：D例10. 将8g Fe2O3投入150mL某浓度的稀硫酸中，再投入7g铁粉收集到1.68L H2（标准状况），同时，Fe和Fe2O3均无剩余，为了中和过量的硫酸，且使溶液中铁元素完全沉淀，共消耗4mol/L的NaOH溶液150mL。则原硫酸的物质的量浓度为（ ）A. 1.5mol/L